[发明专利]井下矿山智能排水方法

权利要求书

1.一种井下矿山智能排水方法，其特征在于：根据现场水位，对泵站排水所耗电量进行预测，以降低用电费用为目标对各级泵站进行调度调整；

排水时，针对最底层的泵站和除最底层泵站之外的区域泵站采取不同的控制措施；如果只有单级泵站，则直接采用最底层的泵站的控制策略；

对于区域泵站，当某泵站的实际水位超过原目标水位且水位变化率超过预设阈值，而且其它相邻泵站仍在各自目标水位之下，则根据未来时间段的电价，提高该泵站的机泵的转速，同时向下级泵站发出控制指令降低下级泵站的目标水位以增加容纳能力，向上级泵站发出控制指令提高上级泵站的目标水位以减少其排水；

设当前过水位的区域泵站的排水量变化为Δq3，Δq3对应该泵站、上级泵站和下级泵站的水位变化量分别为Δh3、Δh1和Δh2；设Δh1和Δh2对应的改变水位变化量所需要的时间分别为Δt₁和Δt₂，所耗的电能费用分别为e₁和e₂；所耗电能费用是根据机泵的功率、Δt₁和Δt₂以及未来时间段的电价计算出来的；

设目标函数：

T_min＝|K₁·Δt₁+K₂·Δt₂|

E_min＝|K₁·e₁+K₂·e₂|

设约束函数：

K₁·Δh1+K₂·Δh2＝Δh3

T_min≤min(Δt₁，Δt₂)

E_min≤min(e₁，e₂)

根据以上公式求解处最优的控制参数K₁和K₂，K₁、K₂∈(-1～0)；

K₁·Δh1和K₂·Δh2即为最终发送至上级泵站和下级泵站的控制指令中所包含的目标水位改变量；T_min是按控制参数K₁和K₂分别改变上下级泵站水位所用的总时间最小值，E_min是按控制参数K₁和K₂分别控制上下级泵站水位所耗的总电费最小值。

2.如权利要求1所述的井下矿山智能排水方法，其特征在于：上下级泵站之间通过网络进行通讯连接；运行过程中，各级泵站的控制器通过网络获取上下级泵站的现场数据，该现场数据包括当前实际水位、当前目标水位、机泵数量和机泵工作状态；

各级泵站的控制器还通过网络获取不同时段的电价数据。

3.如权利要求1所述的井下矿山智能排水方法，其特征在于：对于最底层泵站的排水策略方程式为：

γq_in＝αq_n+βq_f；

式中，γ为进水量系数；q_in为该泵站的最大进水量，q_n为机泵运行在工频状态下的排水量，q_f为机泵运行在变频状态下的排水量；α表示运行在工频状态下的机泵的台数，β表示运行在变频状态下的机泵的台数；

α和β为控制参数，为正整数；通过调节α和β，满足地下水不溢出以及变频调速实现节能的要求。

4.如权利要求1所述的井下矿山智能排水方法，其特征在于：

等该区域泵站水位稳定在设定的目标水位一段时间后，恢复对其上级泵站和下级泵站的目标水位的改变。